KR20230038126A - 세포 배양 장치에서의 이미지 캡처 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반적으로 생명공학 분야에 관한 것으로서, 특히 세포 배양 장치, 상기 세포 배양 장치를 사용한 세포 배양 방법, 및 상기 세포 배양 장치를 포함하는 세포 배양 인큐베이터에 관한 것이다. 본 세포 배양 장치는 서로 인접하게 배열된 복수의 세포 배양 모듈을 포함한다. 각 세포 배양 모듈은 2개 이상의 유동 채널에 의해 연결된 2개 이상의 배양 배지 저장소를 포함한다. 유동 채널은 정점 챔버 아래에 배열된 기저 챔버를 통과한다. 정점 챔버 및 기저 챔버는 다공성 막에 의해 분리된다. 기저 챔버는 각각의 배양 배지 저장소의 바닥 부보다 높게 배열된 바닥 부를 갖는다. 본 배양 모델은 기저 챔버의 적어도 바닥 부 아래의 공동, 및 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 바닥으로부터 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 상부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단을 추가로 포함한다.
Description
본 개시내용은 일반적으로 생명공학 및 이미지 캡처링 분야에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은 세포 배양 장치, 세포 배양 장치를 사용한 세포 배양 방법, 및 상기 세포 배양 장치를 포함하는 세포 배양 인큐베이터에 관한 것이다.
세포 배양 또는 세포 재배는 세포 성장 및 생존력을 유지하기 위해 통제된 시험관 내 조건 하에서 생체 외부에서 원하는 유형의 세포를 성장시키는 것을 포함한다. 세포 배양은 세포 생물학, 조직 공학, 생물 의학 공학, 세포 분화 연구, 세포-기초 바이오센서, 세포-세포 상호작용, 세포 신호, 세포 이동, 생리학적 및 병태생리학적 연구 등 다양한 생명공학 분야에서 널리 사용된다.
배양된 세포에 대해 생성된 환경 조건은 생체 내에서 동일한 세포가 경험하는 조건과 최대한 유사해야 한다. 이는 접시, 스피너 및 진탕기 플라스크 등과 같은 대형 용기에서 세포 배양을 수행하여 수행할 수 있다. 그러나 이러한 용기에서 제공하는 세포 배양 조건은 실제로 배양되는 세포의 생체 내 환경을 나타내지 않는다. 또한, 이러한 용기는 부피가 크기 때문에 상당한 양의 시약, 배양 배지, 화학 물질 등을 소비하여 세포 배양 조건을 제어 및/또는 변경하기가 어렵다.
미세 유체 공학의 출현으로 균일하고 제어된 시험관 내 조건에서 부착 및 비부착과 같은 다양한 유형의 세포를 배양하도록 구성된 새로운 장치 및 방법이 개발되었다. 미세유체 세포 배양법은 위에서 언급한 용기에 기초하는 기존의 세포 배양 방법과 달리 지속적인 영양소(배양 배지 또는 배지) 공급, 폐기물 제거, 일정의 유연성 및 높은 자동화 기능을 제공할 수 있다. 유체 소비가 적고 부피가 적기 때문에 세포 배양에 소요되는 시간과 비용이 감소하기 때문에 이러한 미세유체 방법은 세포-기초 분석에 특히 흥미로울 것이다. 미세 유체 세포 배양 장치의 주요 목표는 생체 내 세포 미세 환경을 밀접하게 모방하고 재현 가능한 결과를 위해 단순성을 유지하는 것이다.
그러나 현재 미세 유체 세포 배양 장치의 제한 요소는 처리량이 낮고 개별 배열과 미세 유체 채널의 제한된 수로 인해 사용 가능한 액체 처리 시스템 및 이미징 시스템과의 비상용성이다. 또한, 현재 미세 유체 세포 배양 장치의 유체 유동 제어는 종종 한 가지 방법으로 제한되며 다른 리소스 설정 및 다른 세포-기초 분석에 적응할 만큼 충분히 유연하지 않는다. 또한, 보다 최적의 방식으로 작동하는 이미징 시스템의 능력이 더욱 향상될 수 있다.
이 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 단순화된 형태로 개념의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 본 개시내용의 주요 특징들을 식별하도록 의도되지 않았고, 본 개시내용의 범위를 제한하기 위해 사용되도록 의도되지도 않았다.
본 개시내용의 목적은 막 그 위에서 성장한 특정 세포의 이미지를 가능하게 하여 이미지 캡처 수단에 대한 감소된 작업(즉, 이미징) 거리로 인해 고품질 이미지를 생성할 수 있는 기술 솔루션을 제공하는 것이다.
위의 목적은 첨부된 청구항의 독립 청구항의 특징에 의해 달성된다. 추가 구현예 및 예는 종속항, 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명백하다.
제1 양태에 따르면, 세포 배양 장치가 제공된다. 장치는 서로 인접하게 배열된 복수의 세포 배양 모듈을 포함할 수 있다. 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈은 적어도 2개의 배양 배지 저장소, 제1 챔버, 제2 챔버, 막, 적어도 2개의 유동 채널, 공동, 및 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 적어도 2개의 배양 배지 저장소 각각은 상부 및 바닥을 가질 수 있고, 상부는 배양 배지를 위한 입구를 갖고 바닥은 배양 배지를 위한 출구를 갖는다. 제1 챔버는 제1 챔버와 적어도 2개의 배양 배지 저장소가 제1 방향으로 서로 정렬될 수 있도록 적어도 2개의 배양 배지 저장소 사이에 배열될 수 있다. 제2 챔버는 제1 챔버 아래에 배치되고 제1 챔버와 제2 방향으로 정렬될 수 있다. 제2 방향은 제1 방향에 수직일 수 있다. 제2 챔버는 적어도 2개의 양태 홀을 갖는 바닥부를 가질 수 있다. 제2 챔버의 바닥 부는 적어도 2개의 배양 배지 저장소 각각의 바닥 부보다 높게 배열될 수 있다. 막은 내부에 형성된 관통 공극을 가질 수 있고, 제1 챔버와 제2 챔버가 관통 공극을 통해 서로 유동 연통되도록 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 배열될 수 있다. 2개 이상의 유동 채널 각각은 2개 이상의 배양 배지 저장소 중 하나의 바닥 부의 출구를 제2 챔버의 바닥 부의 2개 이상의 양태 홀 중 하나에 연결할 수 있다. 공동은 적어도 바닥 부 아래에 위치될 수 있다. 장치는 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에서, 배양 배지가 적어도 2개의 유동 채널을 통해 적어도 2개의 배양 배지 저장소와 제2 챔버 사이로 유동하게 하도록 구성된 유동 구동 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 장치는 또한 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함할 수 있다. 이러한 구성으로, 세포 배양 장치는 균일하고 제어된 시험관내 조건 하에서 세포 배양 모듈의 다공성 막의 기저(즉, 바닥) 표면에서 동일하거나 상이한 유형의 세포를 배양할 수 있다. 더욱이, 다공성 막의 기저 표면에 세포의 침착은 장치를 뒤집거나 세포가 막을 결합하고 덮도록 하기 위해 배양 배지에서 세포의 고농도를 사용하지 않고도 제공될 수 있다. 공동을 포함하는 바닥 디자인은 유동 라우팅을 향상시킬 수 있고, 침지 액체, 예를 들어 대부분 오일 및 물을 보유할 수 있으며, 센서 요소, 예를 들어 하나 이상의 LED, 레이저 조명기, 다이오드, 포토다이오드, 이미지 강화기 및/또는 이미저를 수용할 수 있으며, 이들은 기능 향상을 위해 추가될 수 있다. 이미지 캡처 수단을 사용하여 하나 이상의 세포 배양 배지의 고품질 이미지를 만드는 것도 가능할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 2개의 유동 채널의 각각은 제1 방향 및 제2 챔버의 바닥 부에 대해 적어도 부분적으로 경사 각도로 연장될 수 있고, 적어도 2개의 유동 채널 각각의 적어도 일부는 유동 채널은 공동을 형성할 수 있다. 이러한 제목의 유동 채널을 사용하여 막의 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단에 공동을 제공하는 것이 가능할 수 있다. 이미지를 더 가까이에서 얻을 수 있으므로 이미지 품질이 향상될 수 있다. 제2 챔버 또는 적어도 하나의 유동 채널 상의 구부러지거나 경사진 구조는 전체 세포 배양 모듈을 뒤집지 않고도 막의 바닥 표면에 세포 침착을 용이하게 할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 유동 채널 각각은 제1 채널 부분 및 제2 채널 부분을 포함할 수 있다. 제1 채널 부분은 상응하는 배양 배지 저장소 중 하나의 바닥 부로부터 연장될 수 있고 제1 방향에 평행할 수 있다. 제2 채널 부분은 제1 채널 부분을 제2 챔버의 적어도 2개의 측면 구멍 중 하나에 연결할 수 있다. 제2 채널 부분은 제1 방향에 대해 적어도 부분적으로 경사 각도로 연장될 수 있다. 제2 챔버의 바닥 부 및 적어도 2개의 유동 채널의 각각의 제2 채널 부분의 적어도 일부는 공동을 형성할 수 있다. 이러한 유동 채널의 구성으로 각각의 세포 배양 모듈의 유동 특성을 향상시킬 수 있어 제2 챔버로의 세포 전달을 향상시킬 수 있다. 이는 또한 막으로부터 이미지를 캡처하기 위한 수단에 공동을 제공할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 유동 채널 각각은 상응하는 배양 배지 저장소의 출구로부터 시작하여 제1 방향으로 기울어진 각도로 연장될 수 있다. 제2 챔버의 바닥 부 및 적어도 2개의 유동 채널 각각의 적어도 일부는 공동을 형성할 수 있다. 이는 제1 방향에 평행한 제1 채널부가 없을 수 있음을 의미한다. 이러한 구성으로 유동 채널은 제조하기 쉽고 저렴할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 경사 각도는 5도 내지 45도의 범위 내에 있을 수 있다. 이러한 제목의 유동 채널을 사용하면 적절한 유동 특성을 달성할 수 있으며 따라서 두 번째 챔버로의 세포 전달을 향상시킬 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 유동 채널 각각은 가변적이거나 일정한 채널 높이를 가질 수 있고; 및/또는 제2 챔버를 향해 증가할 수 있는 가변 채널 폭. 이러한 유동 채널의 구성으로, 각각의 세포 배양 모듈의 유동 특성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 제2 챔버로의 세포 전달 및 결과적으로 다공성 막의 기저 표면에 대한 세포 부착을 향상시킬 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 가변 채널 폭은 제2 챔버를 향해 점진적으로 증가한다. 이는 유동 채널에서 배양 배지의 층류의 더 나은 보유를 달성하는 것을 허용할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 제1 방향으로 앞뒤로 이동하고 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부로부터 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. 이는 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 하나의 수단이 제1 방향으로 앞뒤로 이동하고 전체 세포 배양 플레이트의 바닥의 적어도 일부로부터 및/또는 전체 세포 배양 플레이트의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하도록 구성되도록 허용할 수 있다. 이는 또한 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 막 및/또는 적어도 2개의 유동 채널의 바닥의 적어도 일부로부터 이미지를 캡처하게 할 수 있다. 이는 또한 적어도 하나의 배양 배지 저장소, 적어도 하나의 유동 채널, 및/또는 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 제1 챔버의 상부의 적어도 일부로부터 이미지를 캡처하는 것을 허용할 수 있다. 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 막 상부에서 이미지를 캡처하는 것이 또한 가능할 수 있다. 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 다른 종류의 수단이 사용될 수 있다. 다른 관점에서 이미지를 캡처할 수도 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 2개의 세포 배양 모듈은 적어도 하나의 그룹을 형성하도록 구성된다. 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 적어도 하나의 그룹의 적어도 2개의 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부로부터 및/또는 적어도 하나의 그룹의 적어도 2개의 세포 배양 모듈의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. 그룹은 2개 이상의 세포 배양 모듈을 포함할 수 있으며 각 그룹에 대한 이미지 캡처를 위한 더 적은 수단이 필요할 수 있다. 이는 비용을 절약할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 제1 방향으로 앞뒤로 이동하고 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부로부터 및/또는 세포 배양 모듈의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하도록 구성된다. 이러한 방식으로 하나의 세포 배양 모듈의 이미지를 다른 관점과 다른 위치에서 캡처할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단이 공동에 배열될 수 있다. 따라서 각각의 세포 배양 모듈은 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 자체 수단을 포함할 수 있다. 이미지는 적어도 막에서 캡처될 수 있다. 이러한 방식으로 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단이 막에 더 가깝게 배열될 수 있기 때문에 더 나은 품질의 이미지를 얻는 것이 가능할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단은 적어도 하나의 광학 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. 막에서 고품질 이미지를 만드는 것이 가능할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단은 광섬유 또는 대물 렌즈를 포함할 수 있다. 이렇게 하면 이미지를 캡처할 때 다른 솔루션을 사용할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 직립 및 도립 현미경, 디지털 홀로그래피 및 공초점 이미징 시스템, 및/또는 멀티웰 플레이트 리더 중 적어도 하나와 상용적일 수 있다. 따라서 이 장치는 다른 시스템과 함께 사용하기 쉽다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 제2 챔버의 바닥 부 및/또는 적어도 2개의 유동 채널은 투명한 재료로 만들어질 수 있다. 투명한 재질로 이미지의 품질이 향상될 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 제1 챔버는 바닥이 없는 중공 관으로 구현될 수 있다. 이 제1 챔버를 사용하여, 다공성 막의 정점(즉, 상부) 표면에 세포를 증착할 수 있다. 다공성 막의 정점 표면에 침착된 세포는 다공성 막의 기저 표면에 침착된 세포와 동일하거나 다른 유형일 수 있다. 따라서, 이와 같이 구성된 제1 챔버는 다공성 막의 정점 표면에 세포 단층을 침착시키고 막의 기저 및 정점 표면에 침착된 세포의 상호작용을 연구할 수 있도록 할 수 있다. 더욱이, 이러한 구성으로, 제1 챔버는 제조가 더 쉽고 저렴하다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 제1 챔버는 곡선형 또는 각진 바닥을 갖는 중공 관으로 구현될 수 있다. 이 구현예에서, 곡선형 또는 각진 바닥은 적어도 하나의 공동 및 적어도 하나의 공동 각각에 형성된 적어도 하나의 홀을 가질 수 있다. 이 제1 챔버를 사용하여, 다공성 막의 정점 표면의 개별 부분에 세포를 증착할 수 있다. 제1 챔버의 이러한 구성은 다공성 막의 정점 표면에 연구 중인 유사하거나 다른 입자(예를 들어 오르가노이드 또는 회전 타원체)를 형성하고 다공성 막의 기저 표면에 침착된 세포와의 상호 작용을 연구하는 데 특히 유용할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 제1 챔버의 곡선형 또는 각진 바닥은 적어도 하나의 공동의 적어도 하나의 구멍이 개방된 상태로 유지될 수 있도록 세포 접착 강화 층으로 외부로부터 코팅될 수 있다. 세포 접착 강화층은 친수성 물질(예를 들어, 타입 I 콜라겐)로 이루어질 수 있다. 이러한 코팅 층을 사용하여, 세포가 제1 챔버의 바닥 외부에서 덩어리질 수 있고 다공성 막의 정점 표면에 추가로 부착될 수 있다. 따라서, 이 코팅층은 실험에 사용되는 세포의 수를 줄이고 다공성 막의 정점 표면에 세포를 보다 정밀하게 증착할 수 있다. 결과적으로, 세포 수가 적으면 세포 사멸이 적거나, 즉 죽은 세포가 세포 사멸을 촉진하는 인자를 방출하는 경향이 있을 수 있으므로 세포 배양에서 더 건강한 세포를 의미할 수도 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 제2 챔버는 50 μm 내지 150 μm 범위 내의 높이를 가질 수 있다. 이러한 제2 챔버를 사용함으로써, 제1 형태에 따른 세포 배양 장치를 보다 콤팩트하게 만드는 것이 가능하다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 제2 챔버는 내부로부터 세포 접착 강화 층으로 코팅될 수 있다. 세포 접착 강화층은 친수성 물질(예를 들어, 유형 I 콜라겐)로 이루어질 수 있다. 이러한 코팅층에 의해, 세포는 보다 효율적으로 다공질막의 기저면에 부착될 수 있다. 따라서, 이러한 코팅층은 실험에 사용되는 세포의 수를 줄이고 다공성 막의 기저 표면에 세포를 보다 정밀하게 침착시킬 수 있다. 결과적으로, 세포 수가 적으면 세포 사멸이 적거나, 즉 죽은 세포가 세포 사멸을 촉진하는 인자를 방출하는 경향이 있을 수 있으므로 세포 배양에서 더 건강한 세포를 의미할 수도 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 유동 채널 각각은 내부로부터 세포 접착 강화 층으로 코팅될 수 있다. 세포 접착 강화층은 친수성 물질(예를 들어, 타입 I 콜라겐)로 이루어질 수 있다. 접착력 강화층을 사용하여 유동 채널 양태(제2 챔버 및 다공성 막 양태 뿐만 아니라)에 대한 세포 부착이 더 강해질 수 있고, 세포 증식이 모델링되는 조직에 적합할 수 있으며, 세포 생존 능력이 더 나을 수 있다. 올바른 접착 강화 층을 선택하는 것도 세포 유형 간의 적절한 의사 소통에 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서, 이러한 코팅층은 실험에 사용되는 세포의 수를 줄이고 다공성 막의 기저 표면에 세포를 보다 정밀하게 침착시킬 수 있다. 결과적으로, 더 적은 수의 세포는 또한 더 적은 세포 사멸을 의미할 수 있거나, 즉 죽은 세포가 세포 사멸을 촉진하는 인자를 방출하는 경향이 있을 수 있으므로 세포 배양에서 더 건강한 세포를 의미할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 유동 구동 유닛은, 복수의 세포 배양 모듈 중 각각의 세포 배양 모듈에서, 하기 단계에 의해 적어도 2개의 배양 배지 저장소 사이에서 배양 배지가 유동하도록 구성될 수 있다:
- 적어도 2개의 배지 저장소 각각의 입구에 압축 가스 또는 압축 공기를 공급하는 단계; 또는
- 규칙적인 시간 간격으로 또는 2개 이상의 배양 배지 저장소 각각의 배양 배지 수준에 기초하여 2개 이상의 배양 배지 저장소 중 하나에서 2개 이상의 배양 배지 저장소 중 다른 하나로 배양 배지를 피펫팅하는 단계; 또는
- 복수의 세포 배양 모듈을 주기적으로 흔드는 단계.
따라서, 현재의 미세유체 세포 배양 장치와 달리, 제1 양태에 따른 세포 배양 장치는 다른 유동 제어 수단, 즉 공압 펌프 작동식 유동 제어 및 펌프리스 유동 제어(이는 배양 배지 피펫팅에 의해 또는 복수의 세포 배양 모듈을 흔든 결과로서 중력에 의해 제공됨)와 상용적일 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 배양 배지 저장소 각각은 중공 튜브로서 구현될 수 있다. 이러한 구성으로 배양 배지 저장소는 제조하기가 더 쉽고 저렴할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 2개 이상의 배양 배지 저장소 각각의 바닥 부는 포지티브로 테이퍼링된(tapered) 프로파일을 가질 수 있다. 이러한 배양 배지 저장소의 구성을 사용함으로써, 장치가 기울어져도 배양 배지 저장소에 담긴 전체 배양 배지가 제2챔버 쪽으로 바닥으로 유동하도록 할 수 있어 배양 배지가 흘러내리지 않도록 할 수 있어서 어떠한 배양 배지도 배양 배지 저장소에 남지 않는. 이는 또한 다공성 막의 기저 표면에 침착되거나 성장하는 데 필요할 수 있는 세포의 수를 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 추가로, 배양 배지 저장소의 이러한 구성은 각각의 세포 배양 모듈에서 최적의 유속을 달성하도록 할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈은 제1 챔버에 배열된 제1 전극 및 제2 챔버에 배열된 제2 전극을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 전극은 다른 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 이들은 제1 및 제2 챔버에 존재하는 근육 또는 신경 세포에 전기 펄스를 공급하거나 다양한 유형의 다른 센서에 결합하는 데 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 전극은 실시간 경상피/경내피 전기 저항(TEER) 측정을 수행하는 데 사용될 수 있고; 이 경우 외부 제어 장치에서 신호를 읽을 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈은 적어도 2개의 배양 배지 저장소 중 하나 이상에 배열된 제1 전극 및 제1 배양 배지 저장소에 배열된 제2 전극을 추가로 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극의 이러한 배열은 또한 예를 들어 TEER 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈은 제1 챔버에 배열된 적어도 2개의 제3 전극을 추가로 포함할 수 있다. 제3 전극은 제1 챔버 내부의 동일한 벽 또는 대향하는 벽에 배열될 수 있다. 이러한 전극은 제1 챔버에서 액체/중간 수준 측정을 수행하는 데 사용할 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈은 막에 내장된 적어도 2개의 제4 전극을 더 포함할 수 있다. 이러한 전극은 예를 들어 막의 정점 및/또는 기저 표면에 침착된 세포에 다양한 자극 신호를 제공하는 데 사용될 수 있다.
제1 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈은 제1 챔버 및/또는 제2 챔버 내에 산소 센서, pH 센서, 및/또는 CO2 센서 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 센서는 세포 행동에 중요한 매개변수의 실시간 측정을 가능하게 할 수 있다.
제1 양태의 일 구현예에 따르면, 상기 막의 관통 공극은 0.2 μm 내지 10 μm 범위의 평균 공극 크기를 가질 수 있다. 이 범위 내에서 평균 공극 크기를 변경함으로써 막의 정점 및 기저 표면 중 하나 또는 각각에 침착될 수 있는 다양한 크기의 세포 거동을 연구하는 것이 가능할 수 있다.
제2 양태에 따르면, 세포 배양 인큐베이터가 제공된다. 세포 배양 인큐베이터는 제1 양태에 따른 세포 배양 장치, 및 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 배양 배지 저장소 각각에 배양 배지를 공급하도록 구성된 피펫팅 스테이션을 포함할 수 있다. 이러한 구성으로, 세포 배양 인큐베이터는 비정형 및 제어된 시험관내 조건 하에서 세포 배양 모듈의 다공성 막 상에서 동일하거나 상이한 유형의 세포를 배양할 수 있다. 더욱이, 다공성 막의 기저 표면 상에 세포의 침착은 세포 배양 장치를 뒤집거나 세포가 막을 결합하고 덮도록 하기 위해 배양 배지에서 세포의 고농도를 사용하지 않고도 제공될 수 있다.
제3 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 세포 배양 장치를 사용하여 세포를 배양하는 방법이 제공된다. 방법은 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 배지 저장소 중 하나에 배양 배지를 제공하는 것으로 시작할 수 있다. 그 다음, 방법은 유동 구동 유닛에 의해 배양 배지가 2개 이상의 배양 배지 저장소 중 상기 하나로부터 복수의 각각의 세포 배양 모듈 내의 2개 이상의 배양 배지 저장소의 나머지로 유동하게 할 수 있다. 사전정의된 기간 동안 세포 배양 모듈의 사전정의된 기간은 배양 배지에 기초하여 선택될 수 있다. 이렇게 함으로써, 불균일하고 제어된 시험관내 조건하에서 세포 배양 모듈의 다공성 막 상에서 동일하거나 상이한 유형의 세포를 배양하는 것이 가능할 수 있다. 더욱이, 다공성 막의 기저 표면 상에 세포의 침착은 세포 배양 장치를 뒤집거나 세포가 막을 결합하고 덮도록 하기 위해 배양 배지에서 세포의 고농도를 사용하지 않고도 제공될 수 있다.
제3 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 방법은 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단에 의해 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 e 세포 배양 모듈로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이 방법을 사용하면 하나 이상의 전자 세포 배양 모듈에서 고품질 이미지를 만드는 것이 가능할 수 있다.
제3 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 상기 방법은 배양 배지가 유동하게 할 때, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈에서 막을 향해 다른 배양 배지를 제1 챔버를 통해 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그렇게 함으로써, 다공성 막의 기저 표면에서 제1 유형의 세포를 배양하고 다공성 막의 정점 표면에서 상이한 제2 유형의 세포를 배양함으로써 상이한 세포 공동 배양물을 생성하는 것이 가능할 수 있다.
제3 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 사전정의된 시간 동안 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 배양 배지 저장소에 양압을 인가함으로써 배양 배지가 유동하게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 각각의 세포 배양 모듈에서 적절한 배양 배지의 유동을 제공할 수 있어, 각각의 세포 배양 모듈에서 다공성 막 상에서의 세포 배양을 향상시킬 수 있다.
제3 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 배양 배지는 2개 이상의 배양 배지 저장소의 나머지 부분을 덮는 동안 사전정의된 시간 동안 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 배양 배지 저장소 중 상기 하나에 양압을 인가함으로써 유동하게 할 수 있다.
이렇게 함으로써, 각각의 세포 배양 모듈에서 적절한 배양 배지 유동을 제공할 수 있고, 이에 따라 각각의 세포 배양 모듈에서 다공성 막 상에서의 세포 배양을 향상시킬 수 있다.
제3 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 배양 배지 저장소는 제1 배양 배지 저장소 및 제2 배양 배지 저장소를 포함할 수 있다. 이 구현예에서, 배양 배지는 하기 단계에 의해 유동하게 할 수 있다:
- 사전정의된 시간 간격 동안 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈의 제1 배양 배지 저장소에 제1 양압을 가하면서 제2 배양 배지 저장소를 캡핑하는 단계; 및
- 사전정의된 시간 간격 동안 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 제2 배양 배지 저장소에 제2 양압을 인가하면서, 제1 배양 배지 저장소를 캡핑하는 단계.
이렇게 함으로써, 각각의 세포 배양 모듈에서 적절한 배양 배지 유동을 제공할 수 있고, 이에 따라 각각의 세포 배양 모듈에서 다공성 막 상에서의 세포 배양을 향상시킬 수 있다.
제4 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 세포 배양 장치를 사용하여 세포를 배양하는 방법이 제공된다. 방법은 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 배지 저장소 중 하나 이상에 배양 배지를 제공하는 것으로 시작할 수 있다. 그 다음, 방법은 유동 구동 유닛에 의해 배양 배지가 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 배지 저장소 중 상기 하나 이상으로부터 제2 챔버로 유동하게 할 수 있다. 그 후, 세포 배양 장치는 반전된 위치에 놓일 수 있다. 다음으로, 방법은 사전정의된 시간 기간 동안 반전된 위치에서 세포 배양 장치를 인큐베이션하도록 진행할 수 있다. 사전정의된 기간은 배양 배지에 기초하여 선택될 수 있다. 이렇게 함으로써, 불균일하고 제어된 시험관내 조건하에서 세포 배양 모듈의 다공성 막 상에서 동일하거나 상이한 유형의 세포를 배양하는 것이 가능할 수 있다. 다공성 막의 기저 표면에 세포의 침착은 세포 배양 장치를 반전시킴으로써 제공될 수 있지만, 제4 양태에 따른 방법은 세포가 막을 접착하고 덮도록 유발하기 위해 배양 배지에 사용되는 세포의 고농도를 필요로 하지 않는다.
제4 양태의 예시적 구현예에 따르면, 상기 방법은 배양 배지가 유동하게 할 때, 다른 배양 배지가 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈에서 막을 향해 제1 챔버를 통해 공급될 수 있음을 추가로 포함할 수 있다. 그렇게 함으로써, 다공성 막의 기저 표면에서 제1 유형의 세포를 배양하고 다공성 막의 정점 표면에서 상이한 제2 유형의 세포를 배양함으로써 상이한 세포 공동 배양물을 생성하는 것이 가능할 수 있다.
제4 양태의 예시적인 구현예에 따르면, 배양 배지는 인간 뇌 혈관 내피 세포를 포함할 수 있고, 상기 다른 배양 배지는 인간 성상세포를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 세포를 사용하여 인공 혈액뇌장벽(BBB)을 만들거나 인간을 모방한 인공 BBB를 만드는 것이 가능할 수 있다.
본 개시내용의 다른 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명을 읽고 첨부 도면을 검토하면 명백해질 것이다.
본 개시내용은 첨부된 도면을 참조하여 아래에 설명된다:
도 1a는 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 장치의 블록도를 도시하며;
도 1b는 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 플레이트의 블록도를 도시하고;
도 2a 및 2b는 제1 예시적인 구현예에 따른 도 1a에 도시된 장치에 포함된 세포 배양 모듈의 상이한 개략도를 도시하는데, 즉: 도 2a는 세포 배양 모듈의 개략적인 측면를 도시하고 도 2b는 세포 배양 모듈의 개략적인 상부도를 도시하며;
도 3은 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 인큐베이터의 블록도를 도시하고;
도 4는 제1 예시적인 구현예에 따른 도 1a에 도시된 장치를 사용한 세포 배양 방법의 유동도를 도시하며;
도 5는 제2 예시적인 구현예에 따른 도 1a에 도시된 장치를 사용한 세포 배양 방법의 유동도를 도시하고;
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 방법에 따라 도 1a에 도시된 장치를 사용한 BBB 모델의 공초점 영상을 나타낸다.
도 1a는 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 장치의 블록도를 도시하며;
도 1b는 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 플레이트의 블록도를 도시하고;
도 2a 및 2b는 제1 예시적인 구현예에 따른 도 1a에 도시된 장치에 포함된 세포 배양 모듈의 상이한 개략도를 도시하는데, 즉: 도 2a는 세포 배양 모듈의 개략적인 측면를 도시하고 도 2b는 세포 배양 모듈의 개략적인 상부도를 도시하며;
도 3은 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 인큐베이터의 블록도를 도시하고;
도 4는 제1 예시적인 구현예에 따른 도 1a에 도시된 장치를 사용한 세포 배양 방법의 유동도를 도시하며;
도 5는 제2 예시적인 구현예에 따른 도 1a에 도시된 장치를 사용한 세포 배양 방법의 유동도를 도시하고;
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 방법에 따라 도 1a에 도시된 장치를 사용한 BBB 모델의 공초점 영상을 나타낸다.
본 개시내용의 다양한 구현예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 개시내용은 다른 많은 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 논의되는 임의의 특정 구조 또는 기능에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 이에 반해, 이들 구현예는 본 발명을 상세하고 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
상세한 설명에 따르면, 본 개시내용의 범위가 이의 임의의 구현예를 포괄하는 것은 당업자에게 자명할 것이며, 이는 이러한 구현예가 본 개시내용의 임의의 다른 구현예와 독립적으로 또는 이와 함께 구현되는지의 여부와 상관없이 본원에 개시된다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 장치 및/또는 방법은 본 명세서에 제공된 임의의 수의 구현예를 사용하여 실제로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시내용의 임의의 구현예는 첨부된 청구범위에 제시된 요소들 중 하나 이상을 사용하여 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
"예시적인"이라는 단어는 본 명세서에서 "예시로서 사용된"의 의미로 사용된다. 달리 언급되지 않는 한, 여기에서 "예시적인" 것으로 설명된 임의의 구현예는 다른 구현예에 비해 바람직하거나 이점이 있는 것으로 해석되어서는 안 된다.
"좌측", "우측", "상부", "바닥", "위", "아래", "정점", "기저부" 등과 같은 임의의 위치 지정 용어는 편의상 도면에 따른 하나 이상의 다른 요소 또는 특징에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 위치 지정 용어는 도면에 도시된 방향(들)에 추가하여 본 명세서에 개시된 구조 및 장치의 상이한 방향을 포함하도록 의도된다는 것이 명백해야 한다. 예를 들어, 도면의 구조 또는 장치를 시계 방향으로 90도 회전하면 다른 요소 또는 특징에 비해 "상부" 및 "하단"으로 설명된 요소 또는 기능은 다른 요소나 기능에 비해 각각 "우측" 및 "좌측"으로 배향된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 위치 지정 용어는 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
또한, "제1", "제2" 등과 같은 수치적 용어가 다양한 구현예, 요소 또는 특징을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 구현예, 요소 또는 특징이 이러한 수치 용어에 의해 제한되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 이 수치적 용어는 여기에서 한 구현예, 요소 또는 특징을 다른 구현예, 요소 또는 특징과 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 아래에서 논의되는 제1 챔버는 본 개시내용의 교시를 벗어나지 않고 제2 챔버로 지칭될 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다.
본 명세서에 개시된 구현예에서, 세포는 식물 세포, 동물 세포(예를 들어, 포유류 세포), 박테리아 세포, 진균 세포 등과 같은 생물학적 세포를 지칭할 수 있다. 포유류 세포는 예를 들어 인간, 마우스, 말, 염소, 양, 소, 영장류 등으로부터 유래될 수 있다.
본원에 개시된 구현예에서 사용된 바와 같이, 성장 배지로도 지칭되는 배양 배지는 인공 환경, 즉 시험관내에서 세포 성장을 지원하도록 설계된 액체, 현탁액 또는 겔을 지칭할 수 있다. 다양한 유형의 세포를 성장시키는 데 적합한 다양한 유형의 배양 배지가 있다. 일반적으로 배양 배지는 천연 배지와 합성 배지의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있다. 천연 배지는 조직 추출 또는 혈장, 림프 및 혈청과 같은 동물 체액에서 파생된 배지이다. 합성 배지는 다양한 유기 및 무기 화합물을 사용하여 만든 배지이다. 더욱이, 배양 배지 자체는 세포, 세포체(예를 들어, 오르가노이드), 천연 또는 조작된 것을 포함하는 지질 입자(예를 들어, 엑소좀 미세소포, 액포, 미셀 또는 다양한 디자인의 지질 입자, 바이러스 입자, 나노입자 등)를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 구현예에서, 세포 배양 장치는 유체(즉, 배양 배지)가 마이크로채널을 통한 유동에서 미세유체 거동을 나타낼 마이크로채널에 의해 연결된 다양한 웰(예를 들어 저장소, 챔버 등)을 갖는 장치를 지칭할 수 있다. 이러한 세포 배양 장치는 본 기술 분야에서 미세유체 칩(microfluidic chip)이라고도 한다. 세포 배양 장치에 의해 수행되는 미세 유체 세포 배양은 일반적으로 세포 배양, 유지 및 미세 규모 유체 부피의 섭동과 관련이 있다. 미세유체 세포 배양의 인기 뒤에 있는 이유는 경제적이고 과학적이다. 미세유체 칩은 생체 내와 같은 성능으로 시험관 내 세포 배양(고처리량, 병렬 실험, 실험자의 재량에 따라 실험 가능, 전문 인프라 및 인력 필요 없음 등)의 장점이 있다. 예를 들어, 마우스 모델에서 약물은 실제로 인간이 아닌 마우스를 위해 선택된다. 인간 세포를 사용하여 인간에 대한 약물을 스크리닝한다. 따라서 인간화된 미세유체 세포 및 조직 배양을 사용하여 약물 후보를 스크리닝하면 전임상 시험 시간이 단축되고 임상 시험에 들어가는 약물이 인간에게 더 적합하다. 이는 부작용의 가능성을 줄이고 효능을 보여줄 가능성을 높여 임상 시험에서 실패를 줄일 수 있다.
본원에 개시된 구현예에서, 세포 배양 장치의 각각의 마이크로채널은 또한 유동 채널로서 지칭되고 1 mm 미만의 수력학적 직경을 갖고 세포 배양 장치의 웰을 유체적으로 연결하는 데 사용되는 서브-밀리미터 규모 채널과 관련될 수 있다. 다시 말해서, 마이크로채널 또는 유동 채널은 일반적으로 예를 들어 배양 배지(예를 들어 세포 현탁액), 시약 또는 겔과 같은 다양한 유체를 마이크로 규모 부피로 통과시키도록 구성된 채널을 나타낸다. 마이크로채널은 특정 응용 분야에 따라 적절한 유동 특성(예를 들어 유속)을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 마이크로채널은 직사각형, 예를 들어 정사각형 또는 둥근 단면을 가질 수 있을 뿐만 아니라 직선, 구부러지거나 필요한 방향으로 기울어질 수 있다.
미세유체 세포 배양은 세포 침착을 위해 미세채널 내의 2개의 유동층 사이 또는 배양 챔버와 미세채널 사이에 끼워진 다공성 막을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 그러나, 지금까지 알려진 막-기초 세포 배양 장치는 낮은 처리량과 사용 가능한 액체 처리 시스템(예를 들어 미세역가 플레이트 형식) 및 이미징 시스템과의 비상용성 문제를 겪고 있다. 또한, 이러한 장치의 유동 제어는 종종 하나의 방법으로 제한되고 다른 리소스 설정에 적응할 만큼 충분히 유연하지 않다. 또한, 현재의 세포 배양 장치에서는 매우 높은 세포 농도, 액체 유동 제어 및 세포 배양 장치의 반전을 통해서만 다공성 막의 기저(즉, 바닥) 표면에 세포 침착이 가능하다.
여기에 개시된 예시적인 구현예는 종래 기술의 단점을 완화하거나 심지어 제거할 수 있는 기술적 솔루션을 제공한다. 특히, 본 명세서에 개시된 기술 솔루션은 서로 인접하게 배열된 복수의 세포 배양 모듈을 포함하는 세포 배양 장치를 제공한다. 각각의 세포 배양 모듈은 2개 이상의 유동 채널에 의해 연결된 2개 이상의 배양 배지 저장소를 포함할 수 있다. 유동 채널은 정점 챔버 아래에 배열된 기저 챔버를 통과한다. 정점 챔버와 기저 챔버는 다공성 막으로 분리되어 있다. 기저 챔버는 각각의 배지 저장소의 바닥 부보다 높게 배열된 바닥 부를 갖는다. 각각의 세포 배양 모듈은 제2 챔버의 적어도 바닥 부 아래에 공동을 추가로 포함할 수 있다. 이 장치 구성에서, 배양 배지의 유동은 장치를 흔들 플랫폼에 배치하거나 장치를 공압 펌프에 연결함으로써 각각의 세포 배양 모듈의 배양 배지 저장소 사이에서 관류 및 조절될 수 있다. 추가로, 장치는 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단은 또한 공동에 배열될 수 있고 막으로부터 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. 또한, 이와 같이 구성된 장치는 균일하고 제어된 시험관내 조건 하에서 세포 배양 모듈의 다공성 막의 기저 표면에서 동일하거나 상이한 유형의 세포를 배양할 수 있다. 다공성 막의 기저 표면에 세포의 침착은 장치를 뒤집고 배양 배지에서 고농도의 세포를 사용할 필요 없이 제공될 수 있다.
도 1a는 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 장치(100)의 블록도를 도시한다. 장치(100)는 상술한 미세유체 세포 배양을 위한 것이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 세포 배양 플레이트(102) 및 세포 배양 플레이트(102)에 결합된 유동 구동 유닛(104)을 포함할 수 있다. 세포 배양 플레이트(102)는 다수의 세포 배양 모듈(106)을 포함할 수 있고, 표준(96, 384, 또는 1536) 마이크로타이터 플레이트에 적합하도록 구성될 수 있다. 유동 구동 유닛(104)은 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 각각의 세포 배양 모듈(106)에서 배양 배지가 유동하게 하도록 구성될 수 있다. 장치(100)를 구성하는 구성 요소들의 개수, 배열 및 상호연결이 주목되어야 하며, 이는 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 어떠한 제한도 의도되지 않지만, 구성 요소가 장치(100) 내에서 구현될 수 있는 방법에 대한 일반적인 아이디어를 제공하기 위해 단지 사용된다. 예를 들어, 세포 배양 플레이트(102)는 2개 이상의 세포 배양 플레이트로 대체될 수 있고, 유동 구동 유닛(104)은 세포 배양 플레이트 중 하나에서 배양 배지 유동을 제어하도록 각각 구성된 2개 이상의 유동 구동 유닛으로 대체될 수 있다.
도 1b는 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 장치(100)의 세포 배양 플레이트(102)의 블록도를 도시한다. 세포 배양 플레이트는 적어도 하나의 그룹(228)으로 분할될 수 있다. 적어도 하나의 그룹(228)은 적어도 2개의 세포 배양 모듈(106)을 포함할 수 있다. 도 1b는 6개의 그룹(228)을 도시하며, 여기서 각각의 그룹(228)은 4개의 세포 배양 모듈(106)을 포함한다. 상이한 양의 그룹이 사용될 수 있고, 각각의 그룹은 상이한 수의 세포 배양 모듈(106)을 포함할 수 있음이 명백하다.
도 2a 및 도 2b는 제1 예시적인 구현예에 따른 장치(100)에 포함된 세포 배양 모듈(106)의 상이한 개략도를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 2a는 세포 배양 모듈(106)의 개략적인 측면도의 예를 도시하고 도 2b는 세포 배양 모듈(106)의 개략적인 상부도의 예를 도시한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 세포 배양 모듈(106)은 제1 배양 배지 저장소(202), 제2 배양 배지 저장소(204), 제1(정점 또는 상부) 챔버(206), 제2(기저 또는 바닥) 챔버(208), 제1 유동 채널(210), 제2 유동 채널(212), 막(214), 제2 챔버(208) 아래의 공동(224), 및 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단(226)을 포함할 수 있다. 본 발명이 도시된 세포 배양 모듈(106)의 구성 요소의 갯수, 배열, 및 상호연결로 제한되지 않는 것으로 주목된다. 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)은 단 하나일 수 있다. 다른 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)이 몇몇 존재할 수 있다. 일부 예시적인 구현예에서, 2개 초과의 배지 배양 저장소가 있을 수 있으며, 이에 따라 2개 초과의 유동 채널이 생성된다. 다른 예시적인 구현예에서, 2개의 배양 저장소 사이에 2개 초과의 정점 챔버 및 2개 초과의 기저 챔버가 있을 수 있으며, 이에 의해 또한 정점 챔버 및 기저 챔버를 통해 2개의 배양 저장소를 연결하는 유동 채널의 수를 증가시킬 수 있다.
제1 배양 배지 저장소(202)는 배양 배지를 위한 입구(216)를 갖는 상부 및 배양 배지를 위한 출구(218)를 갖는 바닥을 가질 수 있다. 유사하게, 제2 배양 배지 저장소(204)는 배양 배지를 위한 입구(220)를 갖는 상부 및 배양 배지를 위한 출구(222)를 갖는 바닥을 가질 수 있다. 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202, 204)는 동일한 중공 튜브로 구현될 수 있다. 도 2a 및 2b는 각각의 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202, 204)가 원형 단면을 갖는 것을 보여주지만, 이는 본 개시내용의 임의의 제한으로 해석되어서는 안되며; 일부 구현예에서, 예를 들어 다각형, 타원형 등과 같은 임의의 다른 단면 형상이 필요하다면 특정 응용에 따라 가능하다. 또한, 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202, 204) 각각의 바닥 부는 상이한 프로파일, 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 포지티브하게 테이퍼링된 프로파일을 가질 수 있다.
제1 챔버(206)는 제1 챔버(206)와 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202, 204)가 제1(수평) 방향(A)으로 서로 정렬되도록 제1 및 제2 배지 배양 저장소(202 및 204) 사이에 배열될 수 있다. 제1 챔버(206)는 예를 들어 (도 2a에 도시된 바와 같이) 포지티브하게 테이퍼링된 프로파일 또는 균일한 단면을 갖는 바닥-없는 중공 관으로서 구현될 수 있다. 다시 말하지만, 제1 챔버(206)의 도시된 원형 단면은 단지 예시를 위한 것이며 본 개시내용의 임의의 제한으로서 고려되어서는 안 된다.
제2 챔버(208)는 제1 챔버(206) 아래에 배열될 수 있고 제1 챔버(206)와 제2(수직) 방향(B)으로 정렬될 수 있다. 제1 방향(A)은 제2 방향에 대략 수직일 수 있다. 제1 방향과 제2 방향(A, B) 사이의 각도는 예를 들어 약 90도이다. 제2 챔버(208)는 제1 챔버(206)의 단면에 상응하는 단면을 가질 수 있다. 제2 챔버(208)는 2개 이상의 측면 구멍(도 2a에 도시되지 않음)을 갖는 바닥 부를 가질 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 제2 챔버(208)는 제1 챔버(206)보다 상당히 작은 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 챔버가 약 7 mm의 높이를 갖는다면, 제2 챔버(208)의 높이는 50 μm 내지 150 μm 범위에 속할 수 있다(150 μm보다 높은 높이 값에서, 제2 챔버(208)는 미세유체 특성을 잃을 수 있음). 제1 및 제2 챔버(206 및 208)의 이러한 높이 값(저장소(202 및 204)의 높이에 더하여)은 세포 배양 모듈(106)을 더 컴팩트하게 만들어 장치(100)의 전체 치수를 감소시킬 수 있다.
막(214)은 관통 공극(도 2b 참조)을 가질 수 있고 제1 챔버(206)와 제2 챔버(208) 사이에 배열되어, 제1 챔버(206)와 제2 챔버(208)가 막(214)의 관통 공극을 통해 서로 유동 연통하게 된다. 막(214)은 실리콘, 플라스틱, 단백질, 천연 중합체, 인공 중합체(예를 들어 폴리에스테르(PET)), 금속성 중합체 또는 탄수화물(예를 들어 셀룰로스)로 구성될 수 있으며, 하기 방법 중 하나를 사용하여 형성될 수 있다: 리소그래피, 스탬핑, 주조, 전기분무 또는 제자리 중합. 관통 공극은 예를 들어 삼각형, 직사각형, 정사각형, 타원형 또는 다각형(예를 들어, 육각형)과 같은 상이한 단면 형상을 가질 수 있다. 관통 공극의 다각형 단면 형상은 볼록한 다각형 또는 오목한 다각형을 의미할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 관통 공극은 전술한 단면 형상 중 둘 이상의 임의의 조합(예를 들어, 원형 및 정사각형 단면 형상의 조합)과 같은 상이한 단면 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 각각의 관통 공극은 사전정의된 값 범위 내에서 변하는 공극 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 공극 크기는 0.2 μm에서 10 μm까지 다양할 수 있다. 일반적으로, 공극 크기(관통 공극 사이의 간격 뿐만 아니라)에 대한 사전정의된 값 범위는 막(214) 상에 침착될 특정 세포에 기초하여 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 공극 크기는 막에 침착되는 세포의 크기보다 크거나 작을 수 있다. 예를 들어, 공극 크기가 세포 크기보다 작으면 세포가 막(214)의 기저 표면과 정점 표면 사이에서 이동하는 것을 방지할 수 있다.
제1 및 제2 유동 채널(210, 212)은 제2 챔버(208)를 통해 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202, 204) 사이의 배양 배지의 통로를 제공하는 마이크로채널일 수 있다. 특히, 제1 유동 채널(210)은 제1 배양 배지 저장소(202)의 바닥 부의 출구(218)를 제2 챔버(208)의 바닥 부의 좌측에 배열된 하나 이상의 측면 구멍에 연결할 수 있다. 제2 유동 채널(212)은 제2 배양 배지 저장소(204)의 바닥 부의 출구(222)를 제2 챔버(208)의 바닥 부의 우측면 상에 배열된 하나 이상의 측면 구멍에 연결할 수 있다. 제1 및 제2 유동 채널(210, 212) 각각은 당업자가 필요한 유동 특성(예를 들어 적절한 유속)을 달성하게 하는 단면 및 길이 방향 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 유동 채널(210, 212) 각각은 제2 챔버(208)를 향해 (예를 들어 점진적으로) 증가하는 가변 채널 높이 및 가변 채널 폭을 가질 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 유동 채널(210, 212) 각각은 제2 챔버(208)를 향해 (예를 들어, 점진적으로) 증가하는 일정한 채널 높이 및 가변 채널 폭을 갖는다. 예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)에 있는 적어도 2개의 유동 채널(210, 212) 각각은 제2 챔버(208)를 향해 증가하는 가변 또는 일정한 채널 높이, 및/또는 가변 채널 폭을 가질 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 세포 배양 모듈(106)의 제1 및 제2 유동 채널(210, 212)을 볼 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 제2 유동 채널(212)은 제1 채널 부분(300) 및 제2 채널 부분(302)을 포함할 수 있다. 제1 유동 채널(210)은 미러 이미지로만 표시된 제2 유동 채널과 유사한 제1 채널 부분(300) 및 제2 채널 부분(302)을 가질 수 있음을 주목해야 한다. 제1 채널 부분(300)은 제2 배양 배지 저장소(204)의 바닥 부의 출구(222)로부터 연장될 수 있고 제1(수평) 방향에 평행하다. 제2 채널 부분(302)은 제1 채널 부분(300)을 제2 챔버(208)의 우측에 배열된 측면 구멍(들)(도 2a에 도시되지 않음)에 연결할 수 있다. 제2 챔버(208)의 바닥 부가 제2 배양 배지 저장소(204)의 바닥 부보다 높게(즉, 배출구(222)의 단부보다 높게) 배열되거나 들어 올려질 수 있도록 제2 채널 부분은 경사질 수 있다(즉, 제1 방향에 대한 경사 각도(α)에서). 제1(수평) 방향(A)에 대한 제2 채널부(302)의 경사 각도(α)는 적절한 유동 특성을 제공하기 위해 바람직하게는 5도 내지 45도 범위 내에 있을 수 있다.
다른 예시적인 구현예에 따르면, 제1 및 제2 유동 채널(210, 212) 각각은 상응하는 배양 배지 저장소(218, 222)의 출구로부터 시작하여 경사 각도(α)로 위로 완전히 기울어질 수 있다(즉, 제1(수평) 방향에 평행한 제1 채널 부분이 없을 수 있음). 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 세포 배양 모듈(206)에서 적어도 2개의 유동 채널(210, 212) 각각은 상응하는 배양 배지 저장소(202)의 출구(218, 222)로부터 시작하여 제1 방향(A)에 대해 경사각(α)으로 연장된다. 제2 챔버(208)의 바닥 부 및 적어도 2개의 유동 채널(210, 212) 각각의 적어도 일부는 공동을 형성할 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)에서 적어도 2개의 유동 채널(210, 212) 각각은 제1 채널 부분(300) 및 제2 채널 부분(302)을 포함한다. 제1 채널 부분(300)은 상응하는 배양 배지 저장소(202, 204) 중 하나의 바닥 부로부터 연장될 수 있고 제1 방향(A)에 평행할 수 있다. 제2 채널 부분(302)은 제1 채널 부분(300)을 제2 챔버(208)의 적어도 2개의 측면 구멍 중 하나에 연결할 수 있다. 제2 채널 부분은 제1 방향(A)에 대해 적어도 부분적으로 경사 각도(α)로 연장될 수 있다. 적어도 2개의 유동 채널(210, 212)의 제2 채널 부분(302) 각각 및 제2 챔버(208)의 바닥 부는 제2 챔버(208)의 상승된 바닥 부 아래에서 공동(224)을 형성할 수 있다. 공동(224)은 반전될 수 있다.
도 2a의 예는 배양 장치(100)가 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 바닥의 적어도 일부 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단을 추가로 포함한다는 것을 보여준다. 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단(226)은 제1 방향(A)으로 앞뒤로 이동하고 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 바닥의 적어도 일부로부터 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하도록 구성된다. 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)은 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 공동(224) 아래, 위 및/또는 그 안의 하나 이상의 위치로부터 하나의 이미지, 일련의 이미지, 및/또는 비디오를 촬영할 수 있다. 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)의 이동은 도 1b 및 도 2a의 예시적인 구현예에서 양방향 화살표 C로 표시되어 있고, 이는 제1 방향 A와 평행하다. 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 수단은 카메라, 비디오 장치, 또는 임의의 다른 이미징 장치일 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 이미지(226)를 캡처하기 위한 하나 이상의 수단이 있을 수 있으며, 이들은 세포 배양 모듈(106) 아래, 세포 배양 모듈(106) 위 및/또는 세포 배양 모듈(106)의 공동에 위치할 수 있다. 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 적어도 2개의 유동 채널(210, 212) 및/또는 막(214)의 바닥의 적어도 일부로부터 이미지를 캡처할 수 있다. 이는 또한 적어도 하나의 배양 배지 저장소(202, 204), 적어도 하나의 유동 채널(210, 212), 막(214), 및/또는 복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 제1 챔버(206)로부터 이미지를 캡처할 수 있게 한다.
도 1b의 예시적인 구현예를 다시 참조하여, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)은 세포 배양 모듈(106)의 제1 측면(233)과 세포 배양 모듈(106)의 제2 측면(234) 사이의 양방향 화살표 C에 따라 제1 방향(A)으로 앞뒤로 이동하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)은 세포 배양 모듈(106) 위 및/또는 아래에서 제1 방향(A)으로 앞뒤로 이동하도록 구성될 수 있다. 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈(106)은 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함하는 자체 이미징 시스템을 가질 수 있다. 예시적인 구현예에 따르면, 하나의 배양 모듈(106)에서 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위해 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 하나의 수단만 존재하며, 이는 적어도 하나의 이미지 캡처하기 위한 수단(226)이 세포 배양 모듈(106)의 제1 측면(233)과 세포 배양 모듈 위 또는 아래의 세포 배양 모듈(106)의 제2 측면(234) 사이에서 이동한다. 이는 이미지 캡처 수단(226)이 한 쪽에서 다른 쪽으로 이동할 때 전체 배양 모듈(106)로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처할 수 있음을 의미한다.
예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)은 도 1b의 예에서 볼 수 있는 바와 같이 세포 배양 플레이트(102)의 제1 측면(229)과 세포 배양 플레이트(102)의제2 측면(230) 사이의 양방향 화살표 C에 따라 제1 방향(A)으로 앞뒤로 이동하도록 구성될 수 있다. 세포 배양 플레이트(102)는 적어도 2개의 세포 배양 모듈(106)을 포함할 수 있고 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함하는 자체 이미징 시스템을 가질 수 있다. 예시적인 구현예에 따르면, 적어도 2개의 세포 배양 모듈(106) 각각으로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위해 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 하나의 수단이 존재하며, 이는 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 수단이 세포 배양 플레이트(102)의 제1 측면(229)과 세포 배양 플레이트의 제2 측면(230) 사이에서 이동하고 있음을 의미한다. 이는 이미지 캡처 수단(226)이 한 쪽에서 다른 쪽으로 이동할 때 전체 배양 플레이트(102)로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처할 수 있음을 의미한다.
예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈(106)은 막(214)으로부터 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함할 수 있다. 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)은 공동(224)에 배열될 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 복수의 세포 배양 모듈(106)은 적어도 하나의 그룹(228)을 형성하도록 구성되며, 여기서 적어도 하나의 그룹(228)은 적어도 하나의 이미지(226)를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함한다. 각각의 그룹(228)은 적어도 2개의 세포 배양 모듈(106)을 포함할 수 있고, 세포 배양 플레이트(102)는 하나 이상의 그룹(228)을 포함할 수 있다. 이미지(226)를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 적어도 하나의 그룹(228)의 바닥의 적어도 일부로부터 및/또는 적어도 하나의 그룹(228)의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처할 수 있다. 각각의 그룹(228)은 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단(226)을 포함하는 자체 이미징 시스템을 가질 수 있다. 예시적인 구현예에 따르면, 그룹(228)으로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위해 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 하나의 수단(226)이 존재하며, 이는 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)이 그룹(228)의 위에서 그리고/또는 아래에서 그룹(228)의 제1 측면(231)과 그룹(288)의 제2 측면(232) 사이에서 이동하고 있음을 의미한다. 이는 이미지를 캡처하는 수단(226)이 한 쪽에서 다른 쪽으로 이동할 때 전체 그룹(228)으로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처할 수 있음을 의미한다. 세포 배양 모듈이 그룹(228)으로 분할되면 이미지를 캡처하기 위한 더 적은 수단(226)이 필요할 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단(226)은 직립 및 도립 현미경, 디지털 홀로그래피 및 공초점 이미징 시스템, 및/또는 멀티웰 플레이트 판독기 중 적어도 하나와 상용적이다.
예시적인 구현예에 따르면, 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)은 광학 이미지를 캡처하도록 구성된다. 예시적인 구현예에 따르면, 이미지를 캡처하기 위한 수단(226)은 광섬유 또는 대물 렌즈를 포함한다.
예시적인 구현예에 따르면, 제2 챔버(208)의 바닥 부 및/또는 적어도 2개의 유동 채널(210, 212)은 투명한 재료로 만들어진다.
예시적인 구현예에 따르면, 적어도 하나의 세포 배양 모듈(206)에서 적어도 2개의 유동 채널(210, 212) 각각은 상응하는 배양 배지 저장소(202, 204)의 출구(218, 222)로부터 시작하여 제1 방향(A)에 대해 경사각(α)으로 연장된다. 제2 챔버(208)의 바닥 부 및 적어도 2개의 유동 채널(210, 212) 각각의 적어도 일부는 공동(224)을 형성할 수 있다.
일 구현예에서, 제2 챔버(208), 제1 유동 채널(210), 및 제2 유동 채널(212) 각각은 내부로부터 세포 접착 강화 층으로 코팅될 수 있다. 세포 접착 강화층은 친수성 물질로 이루어질 수 있다. 친수성 물질의 일부 비제한적인 예는 마트리겔, 피브로넥틴, 히알루론산, 상이한 유형의 콜라겐(예를 들어, 장치(100)에 기초한 혈액뇌장벽 세포 배양 모델을 생성하기에 적합한 유형 I 콜라겐), 라미닌, 테나신, 엘라스테인, 다양한 분자의 호스트를 가진 나노셀룰로스를 포함할 수 있다. 이러한 세포 접착 강화 층은 실험에 사용되는 세포를 줄이고 막(214)의 기저 표면에 세포를 보다 정밀하게 증착할 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 다층(layered) 구조는 세포 배양 모듈(106)의 하나의 가능한 구현 예를 나타낸다. 다층 구조는 제1 층 및 제2 층을 포함할 수 있다. 제1 층은 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202 및 204), 뿐만 아니라 제1 챔버(206)를 포함할 수 있다. 제2 층은 유동 채널(210 및 212) 뿐만 아니라 막(214)의 바로 아래에 배열된 제2 챔버(208)를 포함할 수 있다. 막(214)은 제1 챔버(206)와 제2 챔버(208) 사이에 배열되어 관통 공극을 통해 이들 사이에 유체 연통을 제공할 수 있다. 더욱이, 유동 채널(210 및 212)의 입구는 각각 배양 배지 저장소(202 및 204)의 출구(218 및 222) 아래에 정확히 배열되어, 저장소(202 및 204)와 유동 채널(210 및 212) 사이의 유체 연통을 각각 제공할 수 있다. 제1 층 및 제2 층 각각은 실온-가황(RTV) 실리콘(예를 들어, RTV615) 또는 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 만들어질 수 있다는 점에 주목해야 한다. 또한, 접착제 또는 플라즈마 본딩을 사용하여 층을 서로 부착할 수 있다. 이와 같이 구성된 세포 배양 모듈(106)은 장치(100)의 세포 배양 플레이트(102)를 구현하기 위해 동일한 접착제 또는 플라즈마 결합을 사용하여 서로 부착될 수 있다.
제2 구현예에 따르면, 세포 배양 모듈(106)은 제1 배양 배지 저장소(202), 제2 배양 배지 저장소(204), 제1(정점 또는 상부) 챔버(206), 제2(기저 또는 바닥) 챔버(208), 제1 유동 채널(210), 제2 유동 채널(212), 막(214), 공동, 및 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단(226)을 포함할 수 있다. 제1 배양 배지 저장소(202)는 배양 배지용 입구(216)를 갖는 상부 부분 및 배양 배지용 배출구(218)를 갖는 바닥 부를 가질 수 있다. 유사하게, 제2 배양 배지 저장소(204)는 배양 배지를 위한 입구(220)를 갖는 상부 및 배양 배지를 위한 출구(222)를 갖는 바닥을 가질 수 있다. 일반적으로, 제1 배지 저장소(202), 제2 배지 저장소(204), 제2 챔버(208), 제1 유동 채널(210), 제2 유동 채널(12), 막(214), 공동, 및 이미지 캡처 수단(226)은 도 2a 및 2b에 도시된 것과 동일하거나 유사한 방식으로 구현된다. 그러나, 제1 챔버(206)는 곡선형 또는 각진 바닥을 갖는 중공 관으로 구현될 수 있다. 제1 챔버(206)의 곡선형 또는 각진 바닥은 각각 하나 이상의 구멍이 제공된 9개의 공동을 포함할 수 있어서, 제1 챔버(206) 및 제2 챔버(208)는 막(214)의 관통 공극을 통해 유체 연통된다. 단일 구멍이 있는 단일 공동일 수 있다. 일반적으로, 공동 또는 공동들의 구성은 특정 용도(예를 들어, 막(214)의 정점 표면에 형성될 다수의 오르가노이드 및/또는 회전타원체의 갯수)에 따라 다르다. 예시적인 구현예에 따르면, 제1 챔버(206)의 곡선형 또는 각진 바닥은 공동의 구멍이 열린 채로 유지되도록 세포 접착 강화 층으로 외부로부터 코팅된다. 세포 접착 강화층은 세포 배양 모듈(106)의 제1 구현예에 따라 앞서 언급한 것과 동일할 수 있다.
다시 도 1a의 예를 참조하면, 유동 구동 유닛(104)은 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)에서 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202, 204) 사이에서 배양 배지가 유동하게 하도록 구성된다. 일 구현예에서, 유동 구동 유닛(104)은 세포 배양 플레이트(102)를 주기적으로 흔들어 배양 배지 유동을 제공하도록 구성된 요동 플랫폼일 수 있다. 다른 구현예에서, 유동 구동 유닛(104)은 압축 가스 또는 압축 공기를 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)의 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202, 204) 각각의 입구에 공급하여 배양 배지가 그 내부로 유동하도록 구성된 공압 펌프일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 유동 구동 유닛(104)은 정기적인 시간 간격으로 또는 각각의 저장소의 배양 배지 수준을 기준으로 배양 배지를 제1 배양 배지 저장소(202)로부터 제2 배양 배지 저장소(204)로 피펫팅하거나 그 반대로 함으로써 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)에서 배양 배지가 유동하게 하도록 구성될 수 있다. 따라서, 현재의 미세유체 세포 배양 장치와 달리, 장치(100)는 위에 표시된 적어도 3개의 상이한 유동 제어 방법과 상용적일 수 있다.
일 구현예에서, 장치(100)는 다양한 전극들을 더 포함할 수 있다. 이러한 전극은 다른 목적으로 사용될 수 있으며, 장치(100) 내부의 배열은 사용되는 목적에 따라 다르다. 일 구현예에서, 세포 배양 플레이트(102)의 하나 이상의 세포 배양 모듈은 제1 챔버(206)에 배열된 제1 전극 및 제2 챔버(208)에 배열된 제2 전극을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 제1 전극은 하나 이상의 배양 모듈(106)에서 제1 배양 배지 저장소(202) 및/또는 제2 배양 배지 저장소(204)에 배열될 수 있는 한편, 제2 전극은 세포 배양 모듈(들)(106)의 제1 챔버(206)에 배열될 수 있다. 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 이들 구현예는 둘 다 예를 들어, 실시간 경상피/경내피 전기 저항(TEER) 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 이 경우, 제1 전극 및 제2 전극은 외부 제어 유닛에 연결될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 장치(100)는 하나 이상의 세포 배양 모듈(106)의 제1 챔버(206)에 배열된 둘 이상의 제3 전극을 더 포함할 수 있다. 이러한 제3 전극은 제1 챔버(206) 내부의 유체 수준을 측정하기 위해 챔버 벽에 배열될 수 있다. 이 경우, 제3 전극은 전도도 측정을 수행하여 유체 수준을 결정하기 위해 유체/배양 배지와 직접 접촉하거나, 제3 전극에서 유도성 또는 용량성 변화를 측정하여 유체 수준을 결정하기 위해 챔버 벽에 내장될 수 있다(예를 들어 서로 0.5 mm 내지 2 mm의 거리에서). 동시에, 2개의 제3 전극 중 하나는 초음파를 발생시키는 데 사용되고 2개의 제3 전극 중 다른 하나는 제1 챔버(206)의 내부를 통과한 초음파를 수신하도록 2개의 제3 전극은 서로 대향 배치될 수 있다(이러한 초음파 측정은 레이더 측정과 동일하게 수행될 수 있음).
추가적으로 또는 대안적으로, 장치(100)는 하나 이상의 세포 배양 모듈(106)의 막(214)에 내장된 2개 이상의 제4 전극을 더 포함할 수 있다. 이러한 제4 전극은 막의 정점 및/또는 기저 표면에 침착된 세포에 상이한 자극 신호를 제공하는 데 사용될 수 있다.
일 구현예에서, 세포 배양 플레이트(102)의 하나 이상의 세포 배양 모듈(106)의 제1 챔버(206) 또는 제2 챔버(208)는 산소 센서, pH 센서, CO2 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 센서는 세포 행동에 중요한 다양한 매개변수의 실시간 측정을 가능하게 하는 데 사용될 수 있다.
도 3은 예시적인 일 구현예에 따른 세포 배양 인큐베이터(600)의 블록도를 도시한다. 세포 배양 인큐베이터(600)는 세포 배양 장치(100), 및 장치(100)에 연결된 피펫팅 스테이션(602)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 피펫팅 스테이션(602)은 배양 배지를 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)의 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202) 각각에 공급하도록 구성될 수 있다. 피펫팅 스테이션(602)은 이 기술 분야에서 잘 알려져 있으므로 여기에서 설명을 생략한다.
도 4는 제1 예시적인 구현예에 따른 세포 배양 장치(100)를 사용한 세포 배양을 위한 방법(700)의 유동도를 도시한다. 방법(700)은 필요한 배양 배지가 예를 들어 피펫팅 스테이션(602)에 의해 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)에 있는 제1 및 제2 배양 배지 저장소(202 및 204) 중 하나에 제공되는 작업(S702)으로 시작할 수 있다. 배양 배지가 제1 배양 배지 저장소(202)에 제공될 수 있다고 가정하자. 그런 다음, 방법(700)은 유동 구동 유닛(104)이 사전정의된 기간 동안 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)에서 제1 배양 배지 저장소(202)로부터 제2 배양 배지 저장소(204)로 배양 배지가 유동하도록 유발할 수 있다. 사전정의된 기간은 배양 배지(즉, 그 안에 사용되는 세포 유형)에 기초하여 선택될 수 있다. 특히, 유속이 중력보다 크고 연속적인 유동이 30분 이상, 바람직하게는 60분 이상 지속되는 경우 막(214)의 기저 표면에서 세포 침착이 달성될 수 있다.
액체 취급 장비의 유형에는 고정식 또는 일회용 팁이 있는 디지털 및 전자식 피펫 및 마이크로피펫; 마이크로플레이트 또는 마이크로타이터 플레이트 디스펜서, 스태커, 핸들러 및 와셔; 다양한 자동화 로봇 시스템이 포함될 수 있다.
일 구현예에서, 방법(700)은 작업(S704) 동안 다른 배양 배지가 예를 들어 피펫팅 스테이션(602)에 의해 제1 챔버(206)를 통해 세포 배양 플레이트(102)의 하나 이상의 세포 배양 모듈(106)의 막(214)을 향해 공급될 수 있는 추가 작업을 포함할 수 있다. 제1 챔버(206)가 사용되는 경우, 세포 단층이 막(214)의 정점 표면에 형성될 수 있고, 이 세포 단층이 막(214)의 관통 공극을 통해 막(214)의 기저 표면 상에서 형성하는 세포층과 상호작용할 수 있다. 제1 챔버(206)가 사용되는 경우, 다수의 미세공동이 막(214)에 결합될 수 있으며, 이로 인해 다른 배양 배지의 세포가 포집되어 각각의 공동에서 단일 오르가노이드를 형성할 수 있다. 이 경우, 유동 채널(210, 212)은 막(214)을 통해 배양 배지를 관류하여 오르가노이드가 살아 있도록 할 수 있다.
일 구현예에서, 방법(700)의 작업(S704)은 사전정의된 기간(예를 들어, 60분) 동안 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)에서 제1 및 제2 배양 배지 저장소(210, 212)에 양압을 적용함으로써 수행될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 방법(700)의 작업(S704)은 제2 배양 배지 저장소(204)를 캡핑하는 사전정의된 기간(예를 들어 60분) 동안 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)에서 제1의 2개의 배양 배지 저장소(202)에 양압을 적용함으로써, 또는 그 반대에 의해 수행될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 방법(700)의 작업(S704)은 (i) 제2 배양 배지 저장소(204)를 캡핑하는 한편, 사전정의된 시간 간격 동안 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106) 내의 제1 배양 배지 저장소(202)에 제1 양압을 적용하는 단계; 및 (ii) 제1 배양 배지 저장소(202)를 캠핑하는 한편, 사전정의된 시간 간격 동안 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)에 있는 제2 배양 배지 저장소(204)에 제2 양압을 적용하는 단계에 의해 수행될 수 있다. 작업(S704)의 표시된 각각의 상기 지시된 구현예의 선택은 특정 적용에 의존한다.
예시적인 구현예에 따르면, 방법은 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부로부터 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단(226)에 의해 막(214)으로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하는 단계를 추가로 포함한다. 이미지는 방법(700)의 임의의 작업 동안 캡처될 수 있다. 이미지는 필요할 때 또는 필요한 만큼 예정대로 촬영될 수 있다.
도 5는 예시적인 제2 구현예에 따른 세포 배양 장치(100)를 사용한 세포 배양 방법(800)의 유동도를 도시한다. 방법(800)은 필요한 배양 배지가 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106) 내의 제1 및 제2 배지 저장소(202, 204) 중 하나 또는 각각에 제공될 수 있는 작업(S802)으로 시작한다. 그런 다음, 방법(800)은 유동 구동 유닛(104)이 세포 배양 플레이트(102)의 각각의 세포 배양 모듈(106)의 제1 배지 배양 저장소(202) 및/또는 제2 배지 저장소(204)로부터 제2 챔버(208)로 배양 배지가 유동하게 할 수 있는 작업(S804)로 진행한다. 그 후, 방법(800)은 세포 배양 플레이트(102)가 반전된 위치에 배치될 수 있는 작업(S806)으로 진행한다. 다음으로, 방법(800)은 세포 배양 플레이트(102)가 사전정의된 시간 기간 동안 반전된 위치에서 인큐베이션될 수 있는 작업(S808)으로 진행한다. 사전정의된 기간은 배양 배지에 기초하여 다시 선택될 수 있다.
예시적인 구현예에 따르면, 방법(700)과 유사하게, 방법(800)은 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단(226)에 의해 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 바닥의 적어도 일부 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈(106)의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하는 단계를 추가로 포함한다. 이미지는 방법(800)의 임의의 작업 동안 캡처될 수 있다. 이미지는 필요할 때 또는 필요한 만큼 예정대로 촬영될 수 있다.
일 구현예에서, 방법(700)과 유사하게, 방법(800)은 작업(S804) 동안 다른 배양 배지가 예를 들어 피펫팅 스테이션(602)에 의해 세포 배양 플레이트(102)의 하나 이상의 세포 배양 모듈(106)에서 제1 챔버(206)를 통해 막(214)을 향해 공급되는 추가 작업을 추가로 포함한다. 제1 챔버(206)가 사용되는 경우 막(214)의 정점 표면에 세포 단층이 형성될 수 있다. 제1 챔버(206)가 사용되는 경우 단일 오르가노이드 제1 챔버의 각각의 공동에 형성된다. 배양 배지는 유동 채널(210, 212)을 통해 관류될 수 있고 인간 뇌 혈관 내피 세포를 포함할 수 있는 반면, 제1 챔버(206)에 공급되는 상이한 배양 배지는 인간 성상세포를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 세포를 사용하여 인공 혈액뇌장벽(BBB)을 모방하는 것이 가능하다.
방법의 추가 특징은 예를 들어 첨부된 청구범위 및 명세서 전반에 걸쳐 설명된 바와 같이 세포 배양 장치(100) 및 세포 배양 인큐베이터(600)의 기능 및 매개변수로부터 직접 발생하므로 여기서 반복하지 않는다. 다양한 예시적인 구현예와 관련하여 설명된 바와 같이, 방법의 상이한 변형이 또한 적용될 수 있다.
세포 배양 장치는 본원에 기술된 방법의 임의의 양태을 수행하거나 수행하도록 구성될 수 있다.
실험 결과
도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같은 세포 배양 모듈을 포함하는 장치(100)를 방법(800)에 따라 사용하여, 마우스 성상세포 및 인간 뇌 내피 세포에 기초하는 BBB 모델을 얻었다. 각각의 BBB 모델을 아래에서 더 자세히 설명하는 두 단계에서 얻었다.
I. 장치(100)를 준비하는 단계:
재료:
| 세포외 기질(ECM) 코팅 용액(제1 채널(210, 212), 제2 챔버(208), 및 제1 챔버(206)을 위한 세포 접착 강화층으로서 사용됨) | 콜라겐 I (Col-I) 100 μg/mL, 0.1% 아세트산 |
| 세척 | 1xPBS (포스페이트 완충 식염수), 에탄올 96% |
| 플레이트(102) | 96-웰 형식 |
준비 단계를 하기와 같이 수행하였다:1. 건조 장치(100)를 60초 동안 플라즈마로 처리하였다.
2. 장치(100)를 96% 에탄올로 세척하였다. 50 μL의 96% 에탄올을 각각의 개방형(제1) 챔버(206)에 첨가하였다.
3. 유동 채널(210, 212) 및 제1 챔버(206) 내부의 에탄올을 PBS 50 μL로 2회 교체/세척하였다.
4. 50 μL의 Col-I 코팅 용액을 유동 채널(210, 212)에 주입하였다.
5. 50 μL의 Col-I 코팅 용액을 장치(100)의 각각의 제1 챔버(206)에 첨가하였다.
6. 각각의 배양 배지 저장소를 50 μL PBS로 채우고, 닫고, 37℃, 5% CO2에서 1시간 동안 요동 플랫폼에서 배양하였다(15분당 1주기).
7. 인큐베이션 후, 장치(100)의 유동 채널(210, 212) 및 각각의 제1 챔버(206)의 코팅 용액을 PBS로 교체하였다.
II. BBB 모델 수득 단계:
재료:
| BBB 모델에 사용된 세포(농도, 부피) | 마우스 성상세포(MA)(2 x 106 세포/mL, 최소 4.8 mL), 마우스 1차 뇌 미세혈관 내피 세포(MPBMEC)(2 x 106 세포/mL, 최소 4.8 mL). 인간 성상세포(HA)(2 x 106 세포/mL, 최소 4.8 mL), 인간 1차 뇌 미세혈관 내피 세포(PBMEC)(2 x 106 세포/mL, 최소 4.8 mL). |
마우스 세포(즉, MA-세포 및 MPBMEC)에 기초하는 BBB 모델을 하기와 같이 수득하였다:1. 2 x 106 세포/mL의 4800 μL MA-세포를 기존의 세포 배양 프로토콜에 따라 준비하였다.
2. MA-세포를 얼음 위에 놓았다.
3. MA 세포 로딩을 하기 단계에 의해 수행하였다:
a. 제1 챔버(206)로부터 모든 PBS를 제거하는 단계,
b. 유동 채널(210, 212)의 PBS를 μL 100 내피 세포 배지로 교체하는 단계,
c. 50 μL MA-세포 현탁액을 2 x 106 세포/mL로 제1 챔버(206)에 피펫팅하는 단계,
d. 장치(100)를 37℃, 5% CO2에서 1시간 동안 인큐베이션(정적, 요동 플랫폼이 아님)하는 단계,
e. 10분마다 막(214)이 마르지 않는지 확인하는 단계(필요한 경우 막(214)을 촉촉하게 유지하기 위해 새로운 배양 배지를 제1 챔버(들)(206)에 첨가할 수 있음).
4. 2 x 106 세포/mL의 4800 μL MPBMEC를 기존의 세포 배양 프로토콜에 따라 제조하였다.
5. MPBMEC를 다시 얼음 위에 놓았다.
6. 세포 배양 배지(단계 3e의 장치에 첨가됨)를, 플레이트(102)의 유동 채널(210, 212)에 2 x 106 세포/mL로 50 μL MPBMEC 현탁액을 주입함으로써 교체하였다.
7. 세포 합류도(cell confluency)가 일정한지 확인하기 위해 플레이트(102)를 수동으로 몇 번 흔들었다.
8. 플레이트(102)를 뒤집고 37℃, 5% CO2에서 1시간 동안 인큐베이션하였다(정적, 요동 플랫폼이 아님).
9. 100 μL MPBMEC를 플레이트(102)의 각각의 유동 채널의 한쪽 면에 있는 배양 배지 저장소에 첨가하였다.
10. 15 μL MPBMEC를 플레이트(102)의 각각의 유동 채널의 한쪽 면에 있는 세포 배양 저장소에 첨가하였다.
11. 플레이트(102)를 37℃, 5% CO2에서 요동 플랫폼에 놓았다.
인간 세포(즉, HA-세포 및 HPBMEC)에 기초하는 BBB 모델은 동일한 방식으로 얻을 수 있다(작업에서 상기 작업 1-11에서 "MA" 및 "MPBMEC"를 각각 "HA" 및 "HPBMEC"로 교체하면 됨).
따라서, MA는 제1 챔버(206)에 도입되어 막(214)의 정점 표면에서 단층으로 성장한 반면, MPBMEC는 데2 챔버(208)를 통해 관류되어 막(214)의 기저면에 증착되었다.
이어서 CD31, 신경교 섬유질 산성 단백질(GFAP: glial fibrillary acidic protein), 액틴 및 DAPI(세포핵을 나타내는 DNA에 결합하는 작은 분자)에 대한 항체로 세포를 면역조직화학적으로 처리하였다.
도 6a 및 6b는 방법(800)에 따라 장치(100)를 사용함으로써 BBB 모델의 공초점 이미지를 도시한다. 도 6a는 MPBMEC가 배양된 막(214)의 기저면을 도시한다. 부착 접합 마커 CD31(MPBMEC의 세포 유형-특이적 마커로 사용됨) 및 액틴 발현은 강력한 발현을 나타내고 온전한 세포 접합을 나타내었다. 도 6b는 MA가 배양된 막의 정점 표면(제1 챔버(206)의 측면으로부터)을 도시한다. 도 6b는 GFAP(마우스 뇌 성상세포의 세포 유형-특이적 마커로 사용됨) 및 액틴 발현을 나타낸다.
본 발명의 예시적인 구현예가 여기에 설명되어 있지만, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 법적 보호의 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 구현예에서 임의의 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음에 유의해야 한다. 첨부된 청구범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소, 단계 또는 동작을 배제하지 않으며, 부정관사("a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 특정 조치가 서로 다른 종속항에 인용되어 있다는 단순한 사실이 이러한 조치의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.
Claims (15)
- 세포 배양 장치로서, 상기 장치는
서로 인접하게 배열된 복수의 세포 배양 모듈로서, 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈은:
- 각각 상부 부분 및 바닥 부를 갖는 적어도 2개의 배양 배지 저장소로서, 상기 상부 부분은 배양 배지를 위한 입구를 갖고 바닥 부는 배양 배지를 위한 출구를 갖는, 배양 배지 저장소,
- 제1 챔버와 적어도 2개의 배양 배지 저장소가 제1 방향으로 서로 정렬되도록 적어도 2개의 배양 배지 저장소 사이에 배열된 제1 챔버,
- 제1 챔버 아래에 배열되고 제2 방향으로 제1 챔버와 정렬되는 제2 챔버로서, 상기 제2 방향은 제1 방향에 수직이며, 제2 챔버는 적어도 2개의 측면 구멍을 갖는 바닥 부를 갖고, 제2 챔버의 바닥 부는 적어도 2개의 배양 배지 저장소 각각의 바닥 부보다 높게 배열되는, 제2 챔버,
- 내부에 형성된 관통 공극을 갖는 막으로서, 상기 막은 제1 챔버와 제2 챔버가 관통 공극을 통해 서로 유동 연통되도록 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 배열되는, 막,
- 적어도 2개의 배양 배지 저장소 중 하나의 바닥 부의 출구를 제2 챔버의 바닥 부의 적어도 2개의 측면 구멍 중 하나에 각각 연결하는 적어도 2개의 유동 채널, 및
- 적어도 제2 챔버의 바닥 부 아래에 있는 공동(cavity)
을 포함하는, 세포 배양 모듈;
복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에서, 적어도 2개의 유동 채널를 통해 적어도 2개의 배양 배지 저장소와 제2 챔버 사이에서 배양 배지를 유동하게 하는 유동 구동 유닛(flow driving unit); 및
적어도 하나의 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부 및/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단
을 포함하는, 세포 배양 장치. - 제1항에 있어서,
적어도 2개의 유동 채널 각각은 제1 방향에 대해 적어도 부분적으로 경사 각도(tilting angle)로 연장되고, 제2 챔버의 바닥 부 및 적어도 2개의 유동 채널 각각의 적어도 일부는 공동을 형성하는, 세포 배양 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 채널 부분 및 제2 채널 부분을 포함하는 적어도 하나의 세포 배양 모듈내의 적어도 2개의 유동 채널 각각은,
상응하는 배양 배지 저장소 중 하나의 바닥 부로부터 연장되고 제1 방향에 평행한 제1 채널 부분; 및
제1 채널 부분을 제2 챔버의 적어도 2개의 측면 구멍 중 하나에 연결하고 제1 방향에 대해 적어도 부분적으로 경사 각도로 연장하는 제2 채널 부분
을 포함하고;
제2 챔버의 바닥 부 및 적어도 2개의 유동 채널의 각각의 제2 채널 부분의 적어도 일부는 공동을 형성하는, 세포 배양 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 유동 채널 각각은 상응하는 배양 배지 저장소의 출구로부터 시작하여 제1 방향으로 경사 각도로 연장되고, 제2 챔버의 바닥 부 및 적어도 2개 유동 채널 각각은 공동을 형성하는, 세포 배양 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 세포 배양 모듈 중 적어도 하나의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 유동 채널 각각은
가변 채널 높이 또는 일정한 채널 높이; 및/또는
제2 챔버를 향해 증가하는 가변 채널 폭
을 갖는, 세포 배양 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 제1 방향으로 앞뒤로 이동하고 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부로부터 그리고/또는 적어도 하나의 세포 배양 모듈의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하도록 구성되는, 세포 배양 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 2개의 세포 배양 모듈은 적어도 하나의 그룹을 형성하도록 구성되고, 적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 적어도 하나의 그룹의 적어도 2개의 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부로부터 그리고/또는 적어도 하나의 그룹의 적어도 2개의 세포 배양 모듈의 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하도록 구성되는, 세포 배양 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 제1 방향으로 앞뒤로 이동하고 세포 배양 모듈의 바닥의 적어도 일부로부터 그리고/또는 세포 배양 모듈 상부의 적어도 일부로부터 적어도 하나의 이미지를 캡처하도록 구성되는, 세포 배양 장치. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 공동 내에 배열되는, 세포 배양 장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 적어도 하나의 광학 이미지를 캡처하도록 구성되는, 세포 배양 장치. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 광섬유 또는 대물 렌즈를 포함하는, 세포 배양 장치. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 이미지를 캡처하기 위한 적어도 하나의 수단은 직립 및 도립 현미경, 디지털 홀로그래피 및 공초점 이미징 시스템, 및/또는 멀티웰 플레이트 판독기 중 적어도 하나와 상용적인, 세포 배양 장치. - 세포 배양 인큐베이터로서,
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 세포 배양 장치; 및
복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 배양 배지 저장소 각각에 배양 배지를 공급하도록 구성된 피펫팅 스테이션
을 포함하는, 세포 배양 인큐베이터. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 세포 배양 장치를 사용한 세포 배양 방법으로서,
(a) 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 배지 저장소 중 하나에 배양 배지를 제공하는 단계; 및
(b) 유동 구동 유닛에 의해, 사전정의된 기간 동안 적어도 2개의 배양 배지 저장소 중 상기 하나로부터 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 배양 배지 저장소의 나머지로 배양 배지를 유동하게 하는 단계로서, 상기 사전정의된 기간은 배양 배지에 기초하여 선택되는, 단계
를 포함하는, 세포 배양 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 세포 배양 장치를 사용한 세포 배양 방법으로서,
(a) 복수의 세포 배양 모듈의 각각의 세포 배양 모듈에 있는 적어도 2개의 배지 저장소 중 하나 이상에 배양 배지를 제공하는 단계;
(b) 유동 구동 유닛에 의해, 복수의 배양 배지 모듈의 각각의 세포 배양 모듈 내의 적어도 2개의 배지 저장소 중 상기 하나 이상으로부터 제2 챔버로 배양 배지를 유동하게 하는 단계;
(c) 세포 배양 장치를 반전된 위치에 두는 단계; 및
(d) 세포 배양 장치를 반전된 위치에서 사전정의된 시간 동안 배양하는 단계로서, 상기 사전정의된 시간은 배양 배지에 기초하여 선택되는, 단계
를 포함하는, 세포 배양 방법.
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